专利名称：一种模腔温度控制保压过程的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高分子材料加工领域，特指一种利用模腔温度对注射成型机的保
压过程进行控制的装置。
背景技术：
随着我国各行各业的发展，塑料制品的应用越来越普遍，对其质量的要求也越来
越高，尤其对工业产品的要求更为严格。随着社会竞争的加剧，产品微利时代的到来，注塑
制品的质量和成本控制已成为注塑制品企业竞争的焦点。注射成型是一种技术含量高的塑
料成型方法，如何从工艺参数的大量调试中脱离出来，提高试模成功率，实现注塑工艺参数
的优化设计，已经成为企业亟需解决的问题。控制方法及工艺的优化设计可以縮短模具的
调试时间，减少废品数量，顺利完成生产任务，对企业顺利生产和降低成本是非常重要的。
在塑料制品的注射成型过程中，保压阶段的控制是影响制品质量的关键，只有对保压阶段
进行优良的控制，制品的外观、重量重复和尺寸公差等精度要求才能得到保证。 保压阶段的控制主要包括注射成型机由注射阶段到保压阶段的转压点的控制和
保压结束点的控制，以及整个保压过程的控制。注射压力切换成保压压力时正确设定转压
点和采用分段保压进行注塑生产对制品的成型非常重要。 对于转压点控制，转压过早则要利用保压压力把过多的熔料推进型腔，这样很容 易产生缺料；若是转压太迟则制品会被压縮过大，容易形成飞边和内应力过高，脱模不稳， 加大制品件重量等缺陷。充模阶段的注射控制以速度为主，而保压阶段则以压力控制为 主。充填切换到保压的控制方式目前主要有注射时间控制、螺杆位置控制和模腔压力控制 3种注射时间控制方式是，当注射时间到达指定时间时切换为保压控制；螺杆位置控制方 式是当螺杆推进到指定位置时切换为保压控制；模腔压力控制方式是当模腔压力到达设定 值时切换为保压控制。通常，对于简单的制品采用注射时间控制方式；对于较复杂的制品采 用螺杆位置控制方式；对于较先进的注塑机可以提供模腔压力控制方式。因此，利用模腔压 力进行转压点的控制方式被认为是目前最优的转压点控制方式。 分段保压可以较好改善只用单一的压力进行保压引起的制品缺陷。分段保压时， 保压压力可采用由高到低或由低到高再到低的方式设计。当保压压力由高到低时，可以避 免塑料制品浇口处的过度充填以减小残余应力；当保压压力由低到高再到低时，可以避免 由高的保压压力造成的制品飞边，待制品表层基本固化时可以先升高保压压力以补偿收 縮，然后再降低保压压力以降低制品内应力。目前分段保压主要是通过时间进行控制的，当 到达设定的保压时间时，保压阶段结束。保压时间的设定由浇口凝固时间决定。但是浇口 凝固时间难以检测，因此保压时间的设定多是依靠经验进行，成型大浇口、厚壁制品时补縮 时间长，保压时间可长达10 20秒甚至更长；成型小浇口 、薄壁制品时补縮时间短，保压时 间则很短，一般2 5秒足够。 能够使每次成型的制品总是保持相同的质量(体积一致、重量一致，以及相同的 纤维取向、残余应力和收縮率)，是注射成型加工控制的目标。达到这个目标的基础就是所加工材料的PVT(P-压力J-比容、T-温度)特性，其描述了材料的比容对温度和压力的关 系。每种材料的PVT特性是一定的。材料成型过程中的最佳压力变化途径能通过材料的 PVT曲线图得到。按照所成型材料的PVT特性所选定的最佳保压压力曲线，甚至于能够在材 料特性产生重大变化的情况下，仍可对所成型的制品重量进行非常精确的控制。其主要原 理是通过控制材料的压力(P)和温度(T)来控制材料比容(V)的变化，从而得到一定体积 一定重量的制品。提高了对材料的压力和温度的控制精度，即提高了制品质量。目前，现有 的注射成型机的控制方式中，都是针对材料压力和温度这两个变量的单独控制，而在提高 控制精度方面也是主要集中在压力和温度两个变量的单独控制精度的提高上，并没有考虑 到对材料压力和温度之间关系的控制。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种更加精密的控制注射成型加工中保压阶段的装 置，改善目前应用的控制方法及其装置的许多缺点，大幅提升注射成型机的控制成型精度， 尤其是制品外观、尺寸精度和重量重复精度；特别是在加工精密、复杂塑料制品时，本实用 新型提供的这种保压控制装置可起到更为关键的作用。 本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置，主要由注射成型机、模具、模腔温 度传感器和PVT控制器模块组成；注射成型机同常规注射成型机相同，包括注塑系统、合模 系统和控制系统；模腔温度传感器安装在模具的模腔中，用于检测材料熔体充模及保压阶 段模腔中材料熔体的温度值，接线同PVT控制器模块的温度信号接口相连接；PVT控制器模 块的线路同注射成型机控制系统的注射保压控制部分的线路相连接，其设置有温度传感器 信号接口 ，可根据模腔温度传感器的温度信号按照设定的工艺参数控制保压压力的变化； PVT控制器模块的控制程序包括转压点温度设定程序、保压结束点温度设定程序和分段保 压过程中每段保压压力转换的温度及保压压力设定程序，以及保压压力的控制程序；PVT 控制器模块可以设计成外接模块，也可作为注射成型机控制系统的一部分。 本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置，应用于注射成型机在成型过程中 由速度控制注射阶段至压力控制的保压阶段的转压时机和保压结束时机的决定，以及整个 保压过程的控制中。其应用主要包括以下步骤将安装有模腔温度传感器的模具安装在注 射成型机上，在注射成型加工前，利用注射成型机的控制系统设定好保压阶段控制以外的 工艺参数(主要包括机筒温度设定和锁模力、开合模、顶出、抽芯、注射参数设定等)；再选 择模腔温度保压控制方式，利用PVT控制器模块设定需要的转压点温度、保压结束点温度 和分段保压过程中每段保压压力转换的温度及其相应的保压压力；然后运行机器即可。 本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置，主要成型工艺过程如下材料从 安装在机筒上的料斗进入机筒中，通过螺杆的旋转及机筒的加热，材料塑化熔融；注射成型 机启动后，合模系统驱动模具合模、锁模；注塑系统驱动螺杆注射，将熔融的材料熔体填充 进模具的模腔中，当安装在模腔中的模腔温度传感器检测到材料熔体的温度达到PVT控制 器模块设定的转压点温度设定值时，注射阶段结束，保压阶段开始，注射螺杆转换为压力控 制，保压压力为设定的分段保压的第一段压力值；当模腔温度传感器检测到的材料熔体温 度达到设定分段保压压力转换的第一段的温度时，PVT控制器模块控制螺杆按照分段保压 的第二段压力值进行保压，以此进行后面几段的保压；当模腔温度达到设定的保压结束点
4温度时，控制保压阶段结束，然后完成冷却塑化、开模顶出等剩下的成型阶段。 本实用新型的优点是 1、相对于普遍认为控制精度最高的利用模腔压力进行转压点的控制方式，温度传 感器可以比压力传感器做得更小，因此可以放置的位置更广，而且成本比压力传感器低；另 外，利用模腔压力进行转压点的控制方式时，当所加工材料的粘度发生变化时，即使转压点 压力设置一定，其反映的材料熔体前端位置即材料充模位置也会发生变化，而利用模腔温 度进行转压点的控制则不会。 2、相对于利用时间控制保压压力结束点的方式，利用模腔温度控制保压压力结束
点可以自动地检测到模腔中材料熔体的冻结时机，从而无需依靠人工经验或大量的试模得
到所需的最佳保压时间，提高了成型精度和加工生产效率，节省了试模成本。 3、利用模腔温度控制保压阶段，主要考虑了材料压力和温度之间关系，并对其加
以控制，保证了压力和温度之间关系的重复性，从而进一步提高了对材料比容的控制，最终
得到制品外观、尺寸精度和重量重复精度的提高。即使在压力和温度两个变量的单独控制
精度没有得到保证的条件下，利用本实用新型提供的控制方法仍能够得到精度高的制品。
尤其是其排除了温度这个重要因素对过程控制的影响，即使机筒实际温度或模具温度发生
变化，此控制方法也可通过温度调节保压压力时间而得到质量一致的制品。
图1是本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置示意图。 图中1.合模系统，2.模腔，3.模具，4.螺杆，5.机筒，6.料斗，7.控制系统，8.PVT
控制模块，9.模腔温度传感器。
具体实施方式本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置，如图1所示，主要由注射成型机、 模具(3)、模腔温度传感器(9)和PVT控制器模块(8)组成；注射成型机同常规注射成型机 相同，包括注塑系统、合模系统(1)和控制系统(7);模腔温度传感器(9)安装在模具(3) 的模腔(2)中，用于检测材料熔体充模及保压阶段模腔中材料熔体的温度值，接线同PVT控 制器模块(8)的温度信号接口相连接；PVT控制器模块(8)的线路同注射成型机控制系统 (7)的注射保压控制部分的线路相连接，其设置有温度传感器信号接口 ，可根据模腔温度传 感器(9)的温度信号按照设定的工艺参数控制保压压力的变化；PVT控制器模块(8)的控 制程序包括转压点温度设定程序、保压结束点温度设定程序和分段保压过程中每段保压压 力转换的温度及保压压力设定程序，以及保压压力的控制程序；PVT控制器模块(8)可以设 计成外接模块，也可作为注射成型机控制系统(7)的一部分。 本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置，其应用主要包括以下步骤将安 装有模腔温度传感器(9)的模具(3)安装在注射成型机上，在注射成型加工前，利用注射成 型机的控制系统(7)设定好保压阶段控制以外的工艺参数(主要包括机筒温度设定和锁模 力、开合模、顶出、抽芯、注射参数设定等)；再选择模腔温度保压控制方式，利用PVT控制器 模块(8)设定需要的转压点温度、保压结束点温度和分段保压过程中每段保压压力转换的 温度及其相应的保压压力；然后运行机器即可。[0019] 本实用新型一种模腔温度控制保压过程的装置，主要成型工艺过程如下材料从 安装在机筒(5)上的料斗(6)进入机筒(5)中，通过螺杆(4)的旋转及机筒(5)的加热，材 料塑化熔融；注射成型机启动后，合模系统(1)驱动模具(3)合模、锁模；注塑系统驱动螺 杆(4)注射，将熔融的材料熔体填充进模具(3)的模腔(2)中，当安装在模腔(2)中的模腔 温度传感器(9)检测到材料熔体的温度达到PVT控制器模块(8)设定的转压点温度设定值 时，注射阶段结束，保压阶段开始，注射螺杆(4)转换为压力控制，保压压力为设定的分段 保压的第一段压力值；当模腔温度传感器(9)检测到的材料熔体温度达到设定分段保压压 力转换的第一段的温度时，PVT控制器模块(8)控制螺杆(4)按照分段保压的第二段压力 值进行保压，以此进行后面几段的保压；当模腔温度达到设定的保压结束点温度时，控制保 压阶段结束，然后完成冷却塑化、开模顶出等剩下的成型阶段。
权利要求一种模腔温度控制保压过程的装置，其特征在于主要由注射成型机、模具、模腔温度传感器和PVT控制器模块组成；注射成型机同常规注射成型机相同，包括注塑系统、合模系统和控制系统；模腔温度传感器安装在模具的模腔中，接线同PVT控制器模块的温度信号接口相连接；PVT控制器模块的线路同注射成型机控制系统的注射保压控制部分的线路相连接，其设置有温度传感器信号接口。
2. 根据权利要求l所述的一种模腔温度控制保压过程的装置，其特征在于PVT控制器 模块可以设计成外接模块，也可作为注射成型机控制系统的一部分。
专利摘要一种模腔温度控制保压过程的装置，属于高分子材料加工领域。本实用新型的模腔温度控制保压过程的装置主要由注射成型机、模具、模腔温度传感器和PVT控制器模块组成；PVT控制器模块可根据模腔温度传感器的温度信号按照设定的工艺参数控制保压压力的变化，应用于注射成型机在成型过程中由速度控制注射阶段至压力控制的保压阶段的转压时机和保压结束时机的决定，以及整个保压过程的控制。其主要考虑了材料压力和温度之间关系，并对其加以控制，保证了压力和温度之间关系的重复性，从而进一步提高了对材料比容的控制，最终得到制品外观、尺寸精度和重量重复精度的提高，特别是在加工精密、复杂塑料制品时，本实用新型可起到更为关键的作用。
文档编号B29C45/78GK201538022SQ20092022306
公开日2010年8月4日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者丁玉梅, 杨卫民, 王建, 谢鹏程 申请人:北京化工大学